有关飞行器设计的论文

一、学科概况飞行器包括飞机、直升机、飞艇与气球、导弹、地效飞行器、卫星、宇宙飞船、弹道导弹与运载火箭、空间站、深空探测器、航天飞机等。飞行器设计是研究飞行器总体设计、飞行器结构设计、飞行力学与控制的一门综合性很强的学科。它是航空宇航科学与技术学科的重要组成部分和主干学科之一，其发展和水平对航空宇航技术的进步具有十分重要的作用，并对相邻学科和相关高新技术的发展，以及相关工业部门与国防的现代化也有重要影响。二、培养目标1．博士学位应具有现代飞行器设计方面坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，深入地了解现代飞行器设计发展状况、发展方向以及研究前沿，并能熟练地掌握运用计算机和先进的实验及测试技术解决本学科中的理论与工程问题；至少掌握一门外国语，能熟练地阅读本专业的外文资料，具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力；具有独立从事科学研究的能力，研究中有所创新；有严谨求实的科学态度和作风；能胜任高等院校、设计与科研院所和生产使用部门的教学、科研、技术开发和管理工作。2．硕士学位应具有坚实的现代飞行器设计方面的基础理论和系统的专门知识，了解本学科研究现状、发展趋势及国内外研究前沿，能熟练地掌握计算机和实验测试技术，初步具有独立从事与现代飞行器设计相关的科学研究和工程设计的能力；较为熟练地掌握一门外国语，能阅读本专业的外文资料；有严谨求实的科学态度和作风；可在设计与科研院所、高等院校、生产和使用部门从事本专业或相邻专业的科研、教学、工程技术和管理工作。三、业务范围1．学科研究范围（1）飞行器总体设计：飞行器设计理论与方法，飞行器总体综合设计，飞行器先进气动布局研究，飞行器制导与控制系统设计，作战效能分析，飞行器设计系统工程与可靠性工程，飞行器设计井行工程，飞行器隐身设计。（2）飞行器结构设计：飞行器结构综合设计，优化理论与方法，结构与机构可靠性设计，动力学与控制，复合材料结构分析与设计，结构耐久性与损伤容限设计，自适应结构的原理及应用。（3）飞行力学与控制：飞行器飞行动力学与控制，飞行器控制、制导与仿真，空间飞行器的姿态动力学与控制，人机系统和飞行品质，气动弹性力学，飞行管理与空中交通管制。2．课程设置（1）博士学位现代数学基础，动态离散事件系统，飞行器总体综合设计理论与方法，空间任务分析与设计，结构系统优化理论与设计方法，结构耐久性与损伤容限设计，结构可靠性理论与设计方法，高等飞行动力学，航天器轨道动力学与姿态控制，飞行器控制、制导与仿真，现代控制理论，现代科学与学科发展前沿。（2）硕士学位矩阵论，数值分析，数学规划，数理统计，应用泛函分析，数理方程，优化理论与设计，高等空气动力学，飞行动力学与飞行控制，气动弹性与非定常气动力学，飞行品质与人机系统动力学，弹性力学，结构动力学，计算力学，断裂力学及其应用，结构有限元分析与程序设计，飞行器结构疲劳寿命，可靠性理论基础，复合材料结构分析与设计，直升机动力学，飞行器CAD与仿真技术，飞行器隐身技术基础，导弹制导原理，航天器温度控制技术。四、主要相关学科力学，材料学，控制理论与控制工程，计算机应用技术，导航制导与控制，人机与环境工程，航空宇航推进理论与工程，航空宇航制造工程，管理科学与工程，交通运输工程等。 一、学科概况航空宇航推进理论与工程学科包括航空发动机和火箭发动机两个学科方向。本学科为设计、研制各种航空推进系统、火箭推进系统以及组合推进系统，培养高层次技术和管理人才。本学科是航空宇航科学与技术学科的重要组成部分和主干学科之一。国内外均把航空宇航推进技术列为国防科技发展的关键技术，其发展和水平对航空宇航技术的进步具有十分重要的作用；并对船舶、能源、环境、交通等国民经济相关领域的发展也有重要影响。二、培养目标1．博士学位应具有航空宇航推进理论与工程学科坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，深入了解学科的发展现状、趋势及研究前沿，并能熟练地应用计算机和现代实验及测试技术解决本学科中的理论与工程问题；至少掌握一门外国语，能熟练地阅读本专业的外文资料，具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力；具有独立从事科学研究的能力；有严谨求实的科学态度和作风；在本学科科学研究或专业技术上有创新或获得重要成果；能胜任高等学校、设计与科研机构和生产使用部门的教学、科研、技术开发和管理工作。2．硕士学位应具有坚实的航空宇航推进理论与工程学科的基础理论和系统的专门知识，了解学科的发展现状、趋势及研究前沿；具有一定的独立从事本学科或相关学科领域的科研或专门技术工作的能力；较为熟练地掌握一门外国语，能阅读本令业的外文资料；有严谨求实的科学态度和作风；能在高等院校、设计、研究。生产和使用部门从事教学、科研、技术开发和管理工作。三、业务范围1．学科研究范围（1）发动机总体设计和计算机辅助设计：推进理论和新推进方案；推进系统的一体化设计和并行工程设计；总体性能参数优化和结构优化设计、计算机辅助设计；发动机工作过程仿真；推力矢量控制；推进系统使用性能。（2）发动机内流场及气动热力学：发动机内流场计算及实验研究；叶轮机气动热力学和气动弹性力学；叶轮机非定常流动理论、实验及应用；进排气系统气动热力学。（3）燃烧学：燃料喷雾、掺混和燃烧；燃烧过程的数值模拟与实验研究；燃气成份及其控制；固体推进剂燃烧。（4）传热与传质学：传热、传质和热防护；传热、传质的数值模拟和实验研究。（5）强度、振动和可靠性：高温结构力学；发动机振动和转子动力学；发动机的寿命和可靠性。（6）控制、测试、状态监测与故障诊断：飞行/推进系统一体化控制；推进系统的建模、控制与仿真；推进系统的现代测试技术；推进系统的状态监测与故障诊断。2．课程设置（1）博士学位现代数学基础，现代科学与学科发展前沿，高等燃气轮机气动热力学，湍流与分离流，多相流体动力学，燃烧理论，断裂力学和损伤力学，结构系统动力特性分析，推进系统一体化设计，推进控制系统建模与仿真，飞行/推进系统一体化控制。（2）硕士学位矩阵论，数值分析，数理方程，数理统计与随机过程，应用泛函分析，高等气体动力学，可靠性工程，计算流体力学，粘性流体力学，两相流体动力学，有限元法，断裂力学，机械振动，传热传质学，燃烧理论基础与燃烧诊断，计算燃烧学，发动机特性，现代推进系统控制，结构优化设计，参数估计与系统辩识，现代数字信号处理基础，发动机状态监测与故障诊断。四、主要相关学科飞行器设计，航空宇航器制造工程，人机环境与工程，流体机械及工程，工程热物理，流体力学，固体力学，控制理论与控制工程，管理科学与工程，系统工程等。 一、学科概况航空宇航器制造工程是我国首批具有博士和硕士学位授予权的学科之一，旨在培养航空宇航器制造及相关专业领域的高级工程技术及管理人才。它是航空宇航科学与技术的主干学科，是一门综合性很强的学科。由于飞行器本身的高性能、高要求，决定了它必须采用先进的制造技术，因此该学科本身既是航空航天这一高科技的重要组成部分，同时它又集中了许多当代最杰出的工程技术成就，是研究、开发、推广与应用高新技术最活跃、最有生气的领域之一。所以该学科不仅对发展航空宇航科学与技术、实现航空航天工业的现代化具有必不可少的作用，而且对于促进相邻学科和相关高新技术的发展，以及相关工业部门（如汽车、船舶、机械、轻工等）的现代化，也具有重要的作用。二、培养目标1．博士学位应具有现代航空航天器制造工程方面坚实而宽广的基础理论和系统深入的专门知识，深入了解现代飞行器制造技术的现状、发展趋势和研究前沿，并能熟练地应用计算机信息技术和先进的实验手段，从事飞行器制造及相关领域的有创新性的研究开发工作；至少掌握一门外国语，能熟练地阅读本专业的外文资料，具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力；具有独立从事科研工作的能力和严谨的科学态度和作风；能胜任高等学校、科研院所和生产使用部门的本专业或相邻专业的教学、科研和技术开发与管理工作。2．硕士学位应具有现代航空航天器制造工程方面坚实的基础理论和系统的专门知识，了解现代飞行器制造技术的现状和发展趋势，并能应用计算机信息技术和先进的实验手段，从事飞行器制造及相关领域的研究开发工作；较为熟练地掌握一门外国语，能阅读本专业的外文资料；具有一定的科研工作能力和严谨的科学态度与作风；能从事本专业或相邻专业叼教学。科研、工程实施或技术管理工作。三、业务范围1．学科研究范围（1）产品零件的先进成形技术，板料精密塑性成形，超塑性成形与扩散连接，成形过程的计算机模拟仿真与优化技术，材料成形性能研究，模具技术；（2）新材料、新结构的制造技术，先进装配与连接技术，制造过程质量控制；（3）产品的三维数字化定义、数字化预装配、工程分折、数控加工、产品数据管理，即CAD/CAE/CAM/PDM，其进一步发展是产品全局信息建模，无纸设计，并行工程，制造资源管理，虚拟制造技术，计算机支持协同工作（CSCW）。2．课程设置（1）博士学位现代科学与学科发展前沿，现代数学基础，CAD/CAM的理论与技术基础，塑性成形理论进展，板料成形模拟理论与技术，金属物理，现代飞行器制造技术与系统，现代制造工程理论与技术，并行工程及其关键技术，面向对象技术与方法学。（2）硕士学位矩阵论，数值分析，数理统计，弹性理论基础，金属塑性成形力学，金属塑性变形的物理基础，弹塑性稳定理论，弹塑性有限元法及应用，计算机辅助塑性成形，超塑性成形及扩散连接，飞行器结构胶接技术，现代飞行器制造技术，软件工程基础，软件开发技术，计算机辅助几何设计，计算机辅助制造技术，计算机图形学，微机接口技术，数据结构，计算机网络及数据库基础，计算机仿真技术，模具CAD/CAM，质量控制。四、主要相关学科飞行器设计，航空宇航推迸理论与工程，人机与环境工程；机械制造及自动化，机械电子工程，机械设计及理论，车辆工程；计算机科学技术，计算数学；固体力学，工程力学；材料学，材料加工工程；交通运输工程。 一、学科概况人机与环境工程是研究航空航天人机工程、飞行器环境控制技术和航空宇航生命保障技术的综合性学科，是航空宇航科学与技术的重要组成部分，是航空宇航工程的主干学科之一。在现代航空航天活动中，人（驾驶员）起着不可替代的作用。如何保证人的安全、舒适和高效是航空宇航科学与技术的关键问题之一，围绕解决该问题而产生了人机与环境工程这一新兴交叉学科，其研究内容包括人机工程，飞行器环境控制技术，航空航天环境模拟技术，航空航天生命保障技术和空调制冷技术，以及航海器和交通运输车辆中的人机工程与环境控制技术。学科主要培养从事航空航天环境模拟与控制及生命保障系统设计与研究的高级工程技术人才。二、培养目标1．博士学位应具有坚实宽广的人机与环境系统工程学的基础理论和系统深入的专门知识，深入了解现代人机与环境系统工程的学科发展方向，能对人机与环境系统工程的基本问题进行有创新性的研究，具备主持和实施人机与环境系统工程中的型号工程的能力，能熟练地使用计算机和先进的测试技术进行人机与环境系统的分析、模拟与仿真研究；至少掌握一门外国语，能熟练地阅读本专业的外文资料，具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力；应具有独立从事科学研究的能力，有严谨求实的科学态度和锐意创新的开拓精神；能胜任高等院校、科研院所和生产使用部门的教学、科研、技术开发和管理工作。2．硕士学位应具有坚实的人机与环境系统工程学的基础理论和系统的专门知识，了解现代人机与环境系统工程的研究现状和学术发展动向，能熟练地使用计算机进行人机与环境系统的模拟与仿真研究，掌握人机与环境系统的分析技能、设计方法和测试技术，具备较强的进行专项技术工作和解决工程实际问题的能力；较为熟练地掌握一门外国语，能阅读本专业外文资料；毕业后可以从事教学、科研和技术开发和管理工作。三、业务范围1．学科研究范围（1）人机与环境系统工程：人体测量学，人机工效学，环境人机工程，人机与环境系统的计算机模拟与仿真。（2）环境控制工程：飞行器环境控制技术，环境模拟技术，航天器热控制技术，汽液两相流动与传热，飞机防冰系统，电子设备冷却技术，航海器和车辆环境控制技术。（3）生命保障技术：个体防护装备，弹射救生技术，航天服系统，航天生命保障系统。（4）低温制冷技术：空气调节技术，新型制冷技术，生物体冷冻技术，太阳能利用。2．课程设置（1）博士学位现代数学基础，现代科学和学科发展前沿，人机环境系统工程的生物物理学基础，人机环境系统工程的计算机仿真，航空航天人机与环境工程。（2）硕士学位数值分折，人机环境系统工程导论，数理方程，高等工程热力学，矩阵论，传热传质学，优化理论，计算传热学，常微分方程，汽液两相流动与传热，概率论与数理统计，热力系统分析与优化，应用泛函分析，航天器热环境控制技术，程序设计基础，新兴空调制冷技术，计算机图形学，个体防护与安全救生技术。四、主要相关学科飞行器设计，航空宇航推进理论与工程，航空宇航器制造工程，航空航天与航海医学，工程热物理，制冷及低温工程，流体机械工程，控制理论与控制工程，交通运输工程。 航空发动机学科是我国航空发动机高级专业人才培养和科学研究的重要基地之一，现有博士生导师8名，教授21名，副教授31名。6个独具特色的研究方向是：推进系统内流气动力学，叶轮气动力学，发动机结构、强度与振动，航空发动机控制，燃烧、传热，隐身技术。1986年以来，获得国家、省部级科技奖80余项，国防科工委光华科技基金奖5项，出版教材21部，发表论文890多篇。《发动机设计强度试验手册》获国家科技进步二等奖。进气道/发动机相容性研究，进气道隐身技术研究，叶轮机三维流场数值计算等研究处于国际先进水平。出色地完成了某型飞机的关键部件的研制，受到空军的嘉奖，获得部级科技进步一等奖。发动机进气畸变研究成功地应用于多种机型的进气道设计，受到用户好评。

航天飞机天地往返穿梭器—航天飞机简介 1969年4月，美国宇航局提出建造一种可重复使用的航天运载工具的计划。1972年1月，美国正式把研制航天飞机空间运输系统列入计划，确定了航天飞机的设计方案，即由可回收重复使用的固体火箭助推器，不回收的两个外挂燃料贮箱和可多次使用的轨道器三个部分组成。经过5年时间，1977年2月研制出一架创业号航天飞机轨道器，由波音747飞机驮着进行了机载试验。1977年6月18日，首次载人用飞机背上天空试飞，参加试飞的是宇航员海斯（C·F·Haise）和富勒顿（G·Fullerton）两人。8月12日，载人在飞机上飞行试验圆满完成。又经过4年，第一架载人航天飞机终于出现在太空舞台，这是航天技术发展史上的又一个里程碑。 航天飞机是一种垂直起飞、水平降落的载人航天器，它以火箭发动机为动力发射到太空，能在轨道上运行，且可以往返于地球表面和近地轨道之间，可部分重复使用的航天器。它的轨道器、固体燃料助推火箭和外储箱三大部分组成。固体燃料助推火箭共两枚，发射时它们与轨道器的三台主发动机同时点火，当航天飞机上升到50千米高空时，两枚助推火箭停止工作并与轨道器分离，回收后经过修理可重复使用20次。外储箱是个巨大壳体、内装供轨道器主发动机用的推进剂，在航天飞机进入地球轨道之前主发动机熄火，外储箱与轨道器分离，进入大气层烧毁，外储箱是航天飞机组件中唯一不能回收的部分。航天飞机的轨道器是载人的部分，有宽大的机舱，并根据航天任务的需要分成若干个“房间”。有一个大的货舱，可容纳大型设备。轨道器中可乘载3名职业航天员（如指令长或机长、驾驶员、任务专家等）和4名其他乘员（非职业航天员）。其舱内大气为氮氧混合气体。航天飞机在太空轨道完成飞行任务后，轨道器下降返航，像一架滑翔机那样在预定跑道上水平着陆。轨道器可重复使用100次。 航天飞机是一种为穿越大气层和太空的界线（高度100公里的卡门线）而设计的火箭动力飞机。它是一种有翼、可重复使用的航天器，由辅助的运载火箭发射脱离大气层，作为往返于地球与外层空间的交通工具，航天飞机结合了飞机与航天器的性质，像有翅膀的太空船，外形像飞机。航天飞机的翼在回到地球时提供空气煞车作用，以及在降跑道时提供升力。航天飞机升入太空时跟其他单次使用的载具一样，是用火箭动力垂直升入。因为机翼的关系，航天飞机的酬载比例较低。设计者希望以重复使用性来弥补这个缺点。 虽然世界上有许多国家都陆续进行过航天飞机的开发，但只有美国与前苏联实际成功发射并回收过这种交通工具。但由于苏联瓦解，相关的设备由哈萨克接收后，受限于没有足够经费维持运作使得整个太空计划停摆，因此目前全世界仅有美国的航天飞机机队可以实际使用并执行任务。 1981年4月12日，在卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心聚集着上百万人，参观第一架航天飞机哥伦比亚号航天飞机发射。宇航员翰·杨（John W·Young）和克里平（Robert L·Crippen）揭开了航天史上新的一页。 这架航天飞机总长约56米，翼展约24米，起飞重量约2040吨，起飞总推力达2800吨，最大有效载荷5吨。它的核心部分轨道器长2米，大体上与一架DC—9客机的大小相仿。每次飞行最多可载8名宇航员，飞行时间7至30天，轨道器可重复使用100次。航天飞机集火箭，卫星和飞机的技术特点于一身，能像火箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道飞行，还能像飞机那样再入大气层滑翔着陆，是一种新型的多功能航天飞行器。 从1981年至1993年底，美国一共有5架航天飞机进行了59次飞行，其中哥伦比亚号航天飞机15次，挑战者号10次，发现号17次，亚特兰蒂斯号12次，奋进号5次。每次载宇航员2至8名，飞行时间从2天到14天。在12年中，已有301人次参加航天飞机飞行，其中包括18名女宇航员。航天飞机的59次飞行中，在太空施放卫星50多颗，载2座空间站到太空轨道，发射了3个宇宙探测器，1个空间望远镜和1个γ射线探测器，进行了卫星空间回收和空间修理，开展了一系列科学实验活动，取得了丰硕的探测实验成果。 航天飞机除可在天地间运载人员和货物之外，凭着它本身的容积大、可多人乘载和有效载荷量大的特点，还能在太空进行大量的科学实验和空间研究工作。它可以把人造卫星从地面带到太空去释放，或把在太空失效的或毁坏的无人航天器，如低轨道卫星等人造天体修好，再投入使用，甚至可以把欧空局研制的“空间实验室”装进舱内，进行各项科研工作。 美国航天飞机创造了许多航天新纪录。航天飞机首航指令长约翰·杨6次飞上太空，是世界上参加航天次数最多的宇航员。1983年6月18日女宇航员莎丽·赖德（Sally K·Ride）乘挑战者号上天飞行，名列美国妇女航天的榜首。1983年8月30日，挑战者号把美国第一个黑人宇航员布鲁福德（Guion S·Bluford）送上太空飞行。1984年2月3日乘挑战者号上天的麦坎德利斯（B·McCandless），成为世界上第一位不系安全带到太空行走的宇航员。1984年4月6日挑战者号上天后，宇航员首次抓获和修理轨道上的卫星成功。1984年10月5日参加挑战者号飞行的莎丽文（Kathryn D·Sullivan）成为美国第一位到太空行走的女宇航员。1985年1月24日发现号升空，首次执行秘密的军事任务。1985年4月29日，第一位华裔宇航员王赣骏（Tayler Wang）乘挑战者号上天参加科学实验活动。1985年11月26日，亚特兰蒂斯载宇航员上天第一次进行搭载空间站试验。1992年5月7日奋进号首次飞行，宇航员在太空第一次用手工操作抢救回收卫星成功。7月31日亚特兰蒂斯号上天，首次进行绳系卫得发电试验。9月12日奋进号将第一位黑人女宇航员，第一位日本记者和第一对宇航员夫妇载入太空飞行。暴风雪号航天飞机首航成功 1988年11月15日莫斯科时间清晨6时，前苏联的暴风雪号航天飞机从拜科努尔航天中心首次发射升空，47分钟后进入距地面250千米的圆形轨道。它绕地球飞行两圈，在太空遨游3小时后，按预定计划于9时25分安全返航，准确降落在离发射地点12千米外的混凝土跑道上，完成了一次无人驾驶的试验飞行。 暴风雪号航天飞机大小与普通大型客机相差无几，外形同美国航天飞机极其相仿，机翼呈三角形。机长36米，高16米，翼展24米，机身直径6米，起飞重量105吨，返回后着陆重量为82吨。它有一个长3米，直径7米的大型货舱，能将30吨货物送上近地轨道，将20吨货物运回地面。头部有一容积70立方米的乘员座舱，可乘10人。科学家们认为，这次完全靠地面控制中心遥控机上的电脑系统，在无人驾驶的条件下自动返航并准确降落在狭长跑道上，其难度林比1981年美国航天飞机有人驾驶试飞大得多。首先，暴风雪号的主发动机不是装在航天飞机尾部，而是安装在能源号火箭上，这样就大大减轻了航天飞机的入轨重量，同时腾出位置安装小型机动飞行发动机和减速制动伞。其次，暴风雪号着陆时，可用尾部的小型发动机做有动力的机动飞行，安全准确地降落在狭长跑道上，万一着陆失败，还可以将航天飞机升起来进行第二次着陆，从而提高了可靠性。而美国航天飞机靠无动力滑翔着陆只能一次成功。第三，暴风雪号能象普通飞机那样借助副翼，操纵舵和空气制动器来控制在大气层内滑行，还准备有减速制动伞，在降落滑跑过程中当速度减慢到50千米/小时自动弹出，使航天飞机在较短距离内停下来。暴风雪号首航成功，标志着前苏联航天活动跨入一个新的阶段，为建立更加完善的天地往返运输系统辅平了道路。原计划一年后进行载人飞行，但由于机上系统的安全可靠尚未得到充分保证，加之其后政治和经济等方面的原因，载入飞行的时间便推迟了。